JVM是Java程序運行的環境，同時是一個操作系統的一個應用程序進程，因此它有自己的生命周期,也有自己的代碼和數據空間。

JVM工作原理和特點主要是指操作系統裝入JVM，是通過jdk中Java.exe來完成，通過下面4步來完成JVM環境。

1.創建JVM裝載環境和配置

JVM裝入環境，JVM提供的方式是操作系統的動態連接文件

2.裝載JVM.dll

通過第一步已經找到了JVM的路徑，Java通過LoadJavaVM來裝入JVM.dll文件．裝入工作很簡單就是調用Windows API函數：

LoadLibrary裝載JVM.dll動態連接庫．然后把JVM.dll中的導出函數JNI_CreateJavaVM和JNI_GetDefaultJavaVMInitArgs掛接到InvocationFunctions變量的CreateJavaVM和GetDefaultJavaVMInitArgs函數指針變量上。JVM.dll的裝載工作宣告完成。

3.初始化JVM.dll并掛界到JNIENV(JNI調用接口)實例

這樣就可以在Java中調用JVM的函數了．調用InvocationFunctions－>CreateJavaVM也就是JVM中JNI_CreateJavaVM方法獲得JNIEnv結構的實例．

4.調用JNIEnv實例裝載并處理class類。

JVM基本結構

? ? ? ? JVM體系主要是兩個JVM的內部體系結構分為三個子系統和兩大組件，分別是：類裝載器（ClassLoader）子系統、執行引擎子系統和GC子系統，組件是內存運行數據區域和本地接口。

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· 程序計數器（PC寄存器）

PC(Program Couneter)寄存器是每個線程私有的，Java虛擬機會為每個線程創建PC寄存器，在任意時刻，一個Java線程總是在執行一個方法，這個方法稱為當前方法，如果當前方法不是本地方法，PC寄存器總會執行當前正在被執行的指令，如果是本地方法，則PC寄存器值為Underfined。每執行一條指令 PC 都會自增，因此 PC 存儲了指向下一條要被執行的指令地址。JVM 用 PC 來跟蹤指令執行的位置，PC 將實際上是指向方法區（Method Area）的一個內存地址。

· 方法區（永久代）

方法區存儲了每個類的信息，比如類型的常量池、字段，方法信息、方法字節碼。所有線程共享同一個方法區，因此訪問方法區數據的和動態鏈接的進程必須線程安全。如果兩個線程試圖訪問一個還未加載的類的字段或方法，必須只加載一次，而且兩個線程必須等它加載完畢才能繼續執行。

（JDK1.7中，已經把放在永久代的字符串常量池移到堆中。JDK1.8撤銷永久代，引入元空間。元空間是直接存在內存中，不在java虛擬機中的，因此元空間依賴于內存大小。當然你也可以自定義元空間大小。）

· 方法區不需要連續的內存，可以選擇固定大小或者可擴展。并且還可以選擇不實現垃圾收集。相對而言，垃圾收集行為在這個區域是比較少出現的，但并非數據進入了方法區就如永久代的名字一樣“永久”存在了。這個區域的內存回收目標主要是針對常量池的回收和對類型的卸載，一般來說這個區域的回收“成績”比較難以令人滿意，尤其是類型的卸載，條件相當苛刻，但是這部分區域的回收確實是有必要的。當方法區無法滿足內存分配需求時，將拋出OutOfMemoryError異常。

· 堆（Heap）

應用系統對象都保存在Java堆中，堆被用來在運行時分配類實例、數組。不能在棧上存儲數組和對象。因為棧幀被設計為創建以后無法調整大小。棧幀只存儲指向堆中對象或數組的引用。與局部變量數組（每個棧幀中的）中的原始類型和引用類型不同，對象總是存儲在堆上以便在方法結束時不會被移除。對象只能由垃圾回收器移除。所有線程共享Java堆。

簡述垃圾回收

為了支持分代垃圾回收機制，堆內存可以劃分為新生代和老年代兩個區域（默認新生代與老年代的空間大小為1：2）。新生代可以再劃分為Eden區、From Survivor區和To Survivor區（三者比例為8：1：1）。幾乎所有的新對象的創建都是在Eden區進行的。在垃圾回收（GC）過程中，Eden中的活躍對象會被轉移到Survivor區，當再到達一定的年齡（經歷過的Minor GC的次數，每經過一次新生代回收，如果對象存活則它的年齡就加1，對象達到一定的年齡后），會被轉移到老年代中。

· Java棧（Java Stack）

Java棧是線程私有的內存區域，其中存儲的是棧幀。，每一次方法調用創建一個幀，并壓棧，調用完畢出棧。下面是內存的線程公有私有示意圖：

如果方法methodOne方法調用了methodTwo，那么methodOne就會先入棧創建一個棧楨，接著methodTwo再入棧成為棧頂(假設沒有其他的方法執行)，methodTwo執行完先出棧，接著methodOne執行完出棧。

一般由三部分組成:局部變量表、操作數據棧和幀數據區

局部變量表：可以存放的數據有8種基本數據類型（boolean，byte，char，short，int，float，long，double），對象引用和returnAddress類型。其中long和double因為是64位，會占用兩個局部變量的空間。

每一個塊就是一個棧，如圖是兩個棧

在Java虛擬機規范中，對這個區域規定了兩種異常狀況：如果線程請求的棧深度大于虛擬機所允許的深度（比如遞歸調用的y時候），將拋出StackOverflowError異常；如果虛擬機棧可以動態擴展（當前大部分的Java虛擬機都可動態擴展，只不過Java虛擬機規范中也允許固定長度的虛擬機棧），當擴展時無法申請到足夠的內存時會拋出OutOfMemoryError異常。

操作數棧：主要保存計算過程的中間結果，同時作為計算過程中的變量臨時的存儲空間。? 下圖是一個兩數相加的操作數棧的過程：

so?Bz#+??

幀數據區：除了局部變量表和操作數據棧以外，棧還需要一些數據來支持常量池的解析，這里幀數據區保存著訪問常量池的指針，方便計程序訪問常量池，另外當函數返回或出現異常時賣虛擬機子必須有一個異常處理表，方便發送異常的時候找到異常的代碼，因此異常處理表也是幀數據區的一部分。

棧上分配

? 小對象（一般幾十個bytes），在沒有逃逸的情況下，可以直接分配在棧上

直接分配在棧上，可以自動回收，減輕GC壓力

大對象或者逃逸對象無法棧上分配

· 本地方法棧（Native Method Stack）

本地方法棧也是線程私有的內存區域，與java棧比較相似，不同之處在于該區域主要是保存Native方法相關的數據。Native方法是非Java語言編寫的方法。

與虛擬機棧一樣，本地方法棧區域也會拋出StackOverflowError和OutOfMemoryError異常。

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